Hem geometrik hem de fiziksel optiğin anlaşılması, ışığın hem parçacık hem de dalga yönlerinden kaynaklanan fenomenleri incelememizi sağlar.
Işığın Özellikleri
Işık uzayda elektromanyetik dalgalar halinde hareket eder ve parçacıklar olarak. Bunun sonucu olarak parçacık-dalga ikiliğiFizikçiler optikle (ışık çalışması) çalışırken, uygulamaya bağlı olarak ışığın yayılmasını iki yoldan biriyle düşünmelidirler.
Işığın girişim, polarizasyon veya renk gibi özelliklerini düşünürken, ışığı enine dalga cepheleri olarak tanımlamak doğru yoldur. Ancak bir teleskop veya düzeltici mercek oluştururken ve ışığın nasıl yansıyacağını, kırılacağını ve İletmek için en iyi seçenek ışığı, adı verilen düz çizgilerde hareket eden bir parçacık demeti olarak düşünmektir. ışınlar.
Dalga Optiği ve Işığın Dalga Teorisi
Fiziksel optik çalışması, kırınım ızgaralarından geçen ışık dalgalarının neden olduğu girişim desenleri ve spektroskopi gibi fenomenleri anlamak için ışığın dalga doğasını kullanır. Fiziksel optik, 1800'lerde, Sir Frederick William Herschel'in görünür spektrumun dışındaki ışığın varlığı da dahil olmak üzere birkaç önemli keşiften sonra bir alan olarak ortaya çıktı.
Fiziksel optikte ışık, sinüzoidal veya sinüzoidal gibi enine dalga cephesi olarak temsil edilir. "S-eğrisi", aynı zamanda, su içinde doruklar ve çukurlarla (yüksek ve alçak) ilerleyen bir dalgayı da tanımlar. düşük puanlar). Bu modelle, ışık dalgaları diğer enine dalgalarla aynı kuralları izler - frekansları ve dalga boyları dalga hızı denklemi nedeniyle ters orantılıdır ve dalga cepheleri birbirleriyle etkileşime girerler. kesişir.
Örneğin, üst üste binen iki tepe (yüksek noktalar) veya iki çukur (alçak noktalar) yapıcı bir şekilde, sırasıyla genel tepeyi daha yüksek veya genel çukuru daha düşük hale getirir. Dalga cephelerinin faz dışı birleştiği yerde - bir tepe ve bir çukur birlikte - karışırlar yıkıcı bir şekilde, ya tamamen ya da kısmen birbirini iptal eder.
Işığı bir dalga olarak düşünmek, elektromanyetik alandaki ışık türleri arasındaki farkları anlamanın anahtarıdır. radyo, görünür ve x-ışınları arasındaki fark gibi spektrum, çünkü bu türler dalgalarına göre sınıflandırılır özellikleri. Bu aynı zamanda ışığın bir dalga olarak ele alınmasının rengin fiziksel optiğinde önemli olduğu anlamına gelir, çünkü bu spektrumun görünür kısmının bir alt kümesidir.
Geometrik Optik ve Işın İzleme
Geometrik optikte fizikçiler, yolunu ışınlar olarak bilinen düz çizgilerle temsil etmek için ışığın parçacık yapısını kullanırlar. Geometrik optikler, fiziksel optikten çok daha uzun süredir kullanılmaktadır, çünkü insanlar bu cihazları nasıl tasarlayacaklarını öğrenmişlerdir. ışığın ne olduğunu anlamadan önce teleskoplar ve düzeltici mercekler yapmak gibi amaçlar için ışığı bükün ve odaklayın idi. 1600 yılına gelindiğinde, insan görüşüne yardımcı olmak amacıyla merceklerin taşlanması yaygındı.
Işık ışınları, bir ışık kaynağından çıkan ve ışığın hareket yönünü gösteren düz çizgiler olarak çizilir. Bir ışın diyagramı, yansıttıkları, kırdıkları ve iletildikleri gibi birkaç temsili ışık ışınlarının yollarını göstermek için kullanılır. odak uzaklığı ve elde edilen sonucun boyutu ve yönü gibi ölçümleri belirlemek için farklı malzemeler görüntü.
Fizikçiler, ışık ışınlarının yollarını izleyerek, ince lenslerde ve düzlem aynalarda, optik fiberlerde ve diğer optik aletlerde görüntü oluşumu dahil optik sistemleri daha iyi anlayabilirler. Bir alan olarak uzun tarihi göz önüne alındığında, geometrik optik, ışığın ne kadar iyi olduğuna dair iyi bilinen birkaç yasaya yol açmıştır. sıçramalar ve bükülmeler, belki de en ünlüsü kırılma yasası (Snell yasası) ve yansıma yasasıdır.
